DE2311307A1

DE2311307A1 - Bremseinrichtung zur verhinderung der rueckdrehung einer antriebsspindel

Info

Publication number: DE2311307A1
Application number: DE19732311307
Authority: DE
Inventors: Horst Lanzenberger
Original assignee: Friedrich Deckel AG
Current assignee: Friedrich Deckel AG
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1974-09-19
Also published as: IT1046243B; FR2220714A2; ATA160274A; DE2311307C3; CH575087A5; GB1419046A; US3924479A; DE2311307B2; JPS50111465A; AT327639B; FR2220714B2

Description

(Zusatz zu DP 1 802 284)

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung zur Verhinderung der Rückdrehung einer nicht selbsthemmenden Antriebsspindel, z.B. Kugelrollspindel.

Durch das Hauptpatent D-PS 1 802 284 ist bereits eine derartige Einrichtung bekannt, bei welcher auf dem Spindelschaft ein axial verschiebbares Antriebsrad angeordnet ist, welches über eine Schrägverzahnung bzw . Kegelradverzahnung mit einem weiteren Zahnrad in Eingriff steht. Durch die Schrägflächen der Verzahnung wird bei Übertragung eines Drehmomentes gleichzeitig eine Axialkraft auf das Antriebsrad ausgeübt, welche zur BeIa- stung einer Reibungsbremse dient . Diese Reibungsbremse verhindert die Rückdrehung der mit dem Antriebsrad drehfest verbundenen Antriebsspindel .

Die bekannte Konstruktion setzt immer voraus, daß das verschiebbare Antriebsrad mit einem v/eiteren Zahnrad in Eingriff steht, weil an diesen beiden Zahnrädern die,Schrägflächen -z.B. als Kegelradverzahnung - zur Erzeugung der lastabhängigen Axialkraft angeordnet sind . Die Erzeugung der Axialkraft über eine entsprechende schräge Verzahnung hat weiterhin zur Folge, daß die Axialkraft nur in einer Drehmomentenrichtung wirksam wird . Deshalb findet eine derartige Einrichtung vorwiegend bei Vertikalspindeln Verwendung, die durch das Gewicht eines VJerkstücktisches, des Werkstückes bzw . der Bearbeitungskräfte vorwiegend in einer Richtung belastet wird .

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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Bremseinrichtung der obengenannten Art zu schaffen, die bei einfachem und damit billigem Aufbau auch eine Ausführung erlaubt,—welche in beiden · Drehmomentenrichtungen wirksam wird .

Diese Aufgabe ist erfindungsgemüß dadurch gelöst, daß die am Antriebsrad ausgebildeten Schrägflächen mit am Spindelschaft angeordneten schrägen Gegenflächen zusammenwirken, durch die das Drehmoment zwischen Antriebsspindel und Antriebsrad übertragen und die Axialkraft erzeugt wird, wobei die Steigung der Schrägflächen derart ist, daß zumindest in einer Drehmomentenrichtung eine Axialkraft erzeugt wird .

Die Schrägflächen sind also im Gegensatz zu der bekannten Konstruktion nicht mehr zwischen Antriebsrad und einem weiteren, damit zusammenwirkenden Zahnrad, sondern zwischen Antriebsrad und Spindelschaft angeordnet .

Die erfindungsgemäße Konstruktion ist demnach jetzt unabhängig davon, ob mit dem Antriebsrad ein weiteres Zahnrad zusairmenwirkt bzw . wie die Verzahnung geartet ist . Sie gibt damit gleichzeitig die Möglichkeit, die Schrägflächen besser als bisher auf die Aufgabe abzustimmen, die axiale Bremskraft zu erzeugen . Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäße Lösung auch eine Ausbildung der Schrägflächen derart, daß in beiden Drehmomentenrichtungen eine gleichwirkende Axialkraft entsteht .

Das Antriebsrad ist nicht mehr über einen Keil o. dgl. drehfest ELt der Antriebsspindel bzw. dem Spindelschaft verbunden, sondern nur über die Schrägflächenpaarung, die grundsätzlich ein wenn auch geringes Spiel in Drehrichtung zuläßt . Wie das Antriebsrad selbst angetrieben wird, d. h. ob es also z.B. direkt als Kand-

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rad ausgebildet oder irit weiteren Getriebemitteln verbunden ist, ist für die Funktion der Bremse ohne Bedeutung.

Nach einen, weiteren Merkmal der Erfindung sind am Antriebsrad sowohl in der einen als auch in der anderen Drehnomentenrxchtung ansteigende Schrägflächen vorgesehen, die mit entsprechenden schrägen Gegenflächen des Spindelschaftes zusammenwirken . Dadurch wird das Antriebsrad bei beiden Drehmomentenrichtungen in der gleichen Achsenrichtung belastet . Eine derartige Ausführung ist vor allem für Horizontalspindeln geeignet, welche Lasten in beiden Achsenrichtungen aufnehmen nuß . Ein typisches Beispiel dafür ist eine Antriebsspindel für einen horizontal verschiebbaren Werkstücktisch j auf den Bearbeitungskräfte in beiden Richtungen wirken .

Eine fertigungs- und nontagetechnisch einfache Lösung ergibt sich dann, wenn erfindungsgemäß das Antriebsrad auf dem Spindelschaft frei drehbar und axial verschiebbar gelagert ist und über an seiner Stirnseite ausgebildete Schrägflächen mit Gegenflächen im Eingriff ist, welche an der Stirnseite einer drehfest mit dem Spindelschaft verbundenen Büchse o. dgl . angeordnet sind.

Weiterhin kann das Antriebsrad erfindungsgemäß selbst mit einer z.B. kegeligen Reibfläche versehen sein oder auch in an sich bekannter Weise auf eine Lamellenscheibenkupplung drücken.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die mit dem Gehäuse verbundene Reibfläche, gegen die sich die vom Antriebsrad belastete Reibfläche anlegt, in axialer Richtung justierbar ist, so daß die Bremseinrichtung stets weitgehend spielfrei eingestellt werden kann.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung

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dargestellt und im folgenden näher beschrieben . Es zeigen:

Fig. 1 eine 3renseinrichtung, bei der das Antriebsrad mit einer kegeligen Breirsf lache versehen ist, im Querschnitt;

Fig. 2 eine Einzelheit der Bremseinrichtung gemäß Fig. 1, mit in beiden Drehnomentenrichtungen wirkenden Schrägflächen;

Fig . 3 eine Bremseinrichtung mit einer durch das Antriebsrad belasteten Lamellenbremse .

Die in Figur 1 dargestellte Kugelrollspindel 1 dient z.B. zum Antrieb eines horizontal verschiebbaren Werkstücktisehes . Sie stützt sich in axialer Richtung auf einer mit der Haschine oder auch einem senkrecht verstellbaren Konsol fest verbundenen Spindelmutter 2 ab, so daß sie sich selbst bei einer Drehbewegung axial verschiebt. An dem der Spindelmutter 2 abgewandten Ende ist über Axiallager 3 und 4 ein Mitnehmerflansch 5 axial unverschieblich gelagert, der seinerseits über mehrere Schraubbolzen mit dem Lagerschild 7 des Werkstücktisches verschraubt ist . Das Axiallager 3 wird von einer ringförmigen Ausdrehung 8 in einer Stirnseite des Mitnehmerflansches aufgenommen und liegt gegen einen Bund 9 der Kugelrollspindel an . Das zweite Axiallager 4 liegt teilweise in einer Ausdrehung 10 auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Mitnehmerflansches . Beide Axiallager können durch eine Spannnutter 11 über einen Druckring 12 vorgespannt werden Die Spannmutter ist auf ein Gewinde 13 des Spindelschaftes 14 geschraubt und in beliebiger, hier nicht näher dargestellter Weise gegen Verdrehung gesichert .

Auf dem Spindelschaft 14 sitzt axial verschiebbar und verdrehbar ein Antriebsrad 15, über welches ein Antriebsdrehnx>ment auf die Kugelrollspindel 1 übertragen v/erden kann . Dieses Antriebsrad ist im vorliegenden Beispiel als Zahnrad ausgestaltet, welches

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über ein beliebiges Getriebe mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist. Es kann jedoch beispielsweise auch direkt als Handrad ausgebildet sein . Das Antriebsrad 15 weist eine Nabe 16 mit kegelförmiger, als Breirsfläche 17 ausgebildeter Außenfläche auf. Diese Breirsflache liegt gegen eine entsprechende Innenkegelflache einer die Habe 16 koaxial umgebenden Büchse 18 an. Diese Büchse ist über mehrere im Mitnehmerflansch 5 sich abstützende Madenschrauben 19 in axialer Richtung justierbar und mittels Schraubbolzen 20 gegenüber dem Mitnehmerflansch fixierbar, so daß ein evtl . Spiel zwischen der Büchse 18 und der Nabe 16 ausgeglichen werden kann .

Wie vor allem aus Fig . 2 hervorgeht, ist das Antriebsrad an seiner der Nabe 16 abgewandten Stirnseite mit einem Bund 21 versehen, welcher jeweils in Umfangsrichtung ansteigende bzw. abfallende Schrägflächen 22 bzw. 23 aufweist. Mit diesen Schrägflächen wirken entsprechende Schrägflächen einer mit dem Spindelschaft 14 über einen Schraubbolzen 24 sowie einen Keil 25 fest verbundenen Büchse 26 zusammen.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Zum Antrieb der Kugelrollspindel wird in das Antriebsrad 15 in herkömmlicher V/eise ein Drehmoment eingeleitet, welches über die Schrägflächen 22, 23 auf die Büchse 26 und damit auf die Kugelrollspindel übertragen wird. Dabei wird gleichzeitig eine auf das Antriebsrad wirkende axiale Kraft erzeugt, welche die Bremsfläche 17 der Nabe 16 gegen die Innenkegelflache der Büchse 18 drückt. Die dadurch entstehende Bremskraft muß zusätzlich zu der von der Kugelrollspindel zu bewegenden Last überwunden v/erden . Nach der danach zu berechnenden größten Last muß der Antrieb der Kugelrollspindel ausgelegt werden .

Da die Kugelrollspindel nicht selbsthemmend ist, wird sie durch

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eine über den Lagerschild 7 bzw. den Mitnehmerflansch 5 aufgebrachte axiale Belastung zu einer Drehbewegung angetrieben . Dabei drückt je nach Drehrichtung eine der Schrägflächen der Büchse 26 auf die entsprechende Schrägfläche 22 bzv/, 23 des Antriebsrades 15 und verursacht auf diese Weise eine Anlage der Breirsflache 17 an der Innenkegelf lache der Büchse 18 . Die Steigung der Schrägflächen kann so gewählt werden, daß eine selbstverstärkende Wirkung der Bremse auftritt, sodaß eine geringe, z.B. durch die Massenträgheit des Antriebsrades verursachte anfängliche Drehhemmung des Antriebsrades genügt, um die Bremse ansprechen zu lassen .

Figur 3 zeigt eine dem Beispiel nach den Figuren 1 und 2 im Prinzip gleichwirkende Ausführung, bei der lediglich die Kegelbremse durch eine Lamellenbremse ersetzt ist. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen . Das· Antriebsrad 115 weist nun nicht mehr selbst eine Bremsfläche auf, sondern drückt lediglich in axialer Richtung auf eine Lamellenbremse, welche als Ganzes mit 130 bezeichnet wird . Diese besteht in bekannter Weise aus mehreren kreisringförmigen Lamellen 131 bzw. 132, welche abwechselnd auf der Nabe 116 des Antriebsrades aufgezogen bzw. in den diese umgebenden Ringkörper 13 3 axial verschiebbar, jedoch unverdrehbar eingelegt sind . Wenn das Antriebsrad 115 axial belastet wird, dann drückt es über den Druckring 134 auf das Paket der Lamellen 131, 132, welches sich andererseits gegen die Büchse 118 abstützt . Das Radiallager 135 dient zur Zentrierung des Spindelschaftes IU in der Büchse 118 .

In den dargestellten Beispielen wird die Axialkraftkomponente jeweils durch eine Schrägflächenpaarung erzeugt, die zwischen Spindelschaft und Antriebsrad angeordnet ist. Deshalb soll die Verzahnung des Antriebsrades so beschaffen sein, daß sie keine Axialkraft, auf keinen Fall aber eine die durch die Schrägflächen bewirkte Axialkraft aufhebende Komponente erzeugt . Das Antriebsrad 15, 115 ist deshalb vorzugsweise geradverzahnt .

Claims

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Patentansprüche:

1 .J Bremseinrichtung zur Verhinderung der Rückdrehung einer nicht selbsthemmenden Antriebsspindel, z.B. Kugelrollspindel, unter Last, umfassend ein auf dem Spindelschaft axial verschiebbar angeordnetes Antriebsrad, welches das von ihm übertragene Drehmoment über Schrägflächen und entsprechende schräge Gegenflächen eines weiteren, mit diesem zusammenwirkenden Bauteils in eine Axialkraft zur Belastung einer Reibungsbremse umsetzt, nach D-PS 1 802 284, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem auf dem Spindelschaft (14) frei drehbar gelagerten Antriebsrad (15, 115) ausgebildeten Schrägflächen (22, 23) mit am Spindelschaft angeordneten schrägen Gegenflächen zusammenwirken, durch die das Drehmoment zwischen Antriebsspindel und Antriebsrad übertragen und die Axialkraft erzeugt wird, wobei die Steigung der Schrägflächen derart ist, daß zumindest in einer Drehmomentenrichtung eine Axialkraft erzeugt wird .
2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

am Antriebsrad (15, 115) sowohl in der einen als auch in der anderen Drehmomentenrichtung ansteigende Schrägflächen (22, 23) vorgesehen sind, welche mit entsprechenden schrägen Gegenflächen des Spindelschaftes zusammenwirken.
3. Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das drehbar und axial verschiebbar auf dem Spindelschaft (14) sitzende Antriebsrad (15, 115) einen stirnseitigen Bund (21) aufweist, an welchem in Umfangsrichtung ansteigende bzw. abfallende Schrägflächen (22, 23) ausgearbeitet sind, welche an entsprechenden schrägen Gegenflächen einer mit derr Spindelschaft fest verbundenen Buchse (26) o. dgl. anliegen.

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4. Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (15) selbst mit einer Bremsfläche (17) versehen ist, welche gegen eine demgegenüber drehfeste Büchse (18) o. dgl. anliegt.
5. Bremseinrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die am Antriebsrad (15) vorgesehene Bremsfläche (17) sov/ie die Gegenfläche' der Büchse (18) kegelförmig ausgebildet sind.
6. Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (115) in an sich bekannter Weise eine Lamellenscheibenkupplung (130) belastet, welche sich gegen eine demgegenüber drehfeste Büchse (118) abstützt.
7. Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfesten Büchsen (18, 118) relativ zum Spindelschaft axial justierbar sind.

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